太阳能节能集体浴室设计方案

第一章设计基础资料1、客户需求根据要求本项目计划安装供水量为1.5吨的热水工程，热水温度：55OC以上系统类型：集中采热分散供热水系统使用方法：分时段供应热水（供水时间段可以自行设定），也可以实现24小时供热水。集热器位置：楼顶2、气象资料2.1基础水温：根据下表选取基础水温为10℃。分区地区地面水温度地下水温度第二分区北京、天津、山东全部，河北、山西、陕西的大部分，河南北部，甘肃、宁夏、辽宁的南部，青海偏东和江苏偏北的一小部分510～152.2本地全年太阳辐照情况根据国家气象中心提供的2001年全国各地日均及年总辐射数据（单位MJ/㎡），威海市区地理位置：北纬37.5,东经122.1，太阳辐照量情况如下：月份辐照量1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月日均6.531.0814.1018.0019.9521.7519.6116.7316.2610.517.956.33年总5137.19冬季平均7.2（11月-3月）3.3本地3月份太阳辐照量（春分所在月）单位：KJ/㎡：日期1号2号3号4号5号6号7号8号9号10号辐照量1272013250161001118016330108406160174201604017740日期11号12号13号14号15号16号17号18号19号20号辐照量1810015780121008910189401763012770177901663018320日期21号22号23号24号25号26号27号28号29号30号辐照量118201746014540661012860177101936020170141608840日期31号辐照量18820冬季（11月-3月）日均太阳辐照量7.2MJ/㎡；水的比热容是：4200J/(KG.℃)；7200*66.8=480960KJ/4.2/1900=60.27℃*90%=54.24℃理论计算：太阳能热效率为90%时冬季平均每日可使1900升水升温54.24℃，假设基础水温为10℃，水箱内水温可达到60℃，完全可以满足正常使用。每人洗浴时用热水40升，每日可以满足1900/40=47.5人洗浴。4、集热器安装角度计算太阳能集热器与建筑同方位，朝向正南，考虑到热水系统全年使用，所以真空管集热器倾角按照当地纬度布置即可，本设计中将集热器安装角度设置为40度。第二章设计方案说明一、方案1：集中蓄水1、本浴室共热水供应以太阳能设备为主，辅以电加热设备。在楼顶需安装50支Φ58/1800的集热管8组，集热面积为64.8m2。集热器集中放置在屋顶的承重钢结构上。设置两个水箱，其中1.5吨水箱用于平时使用，400升水箱在冬季的极恶劣天气也能保证10人左右正常使用。1.5吨水箱不设辅助电加热，水箱内设两层暖气热交换管路，在冬季除极恶劣气候中能够正常使用。400升水箱设辅助电加热，同时设三层暖气热交换管路，在早上和冬季恶劣气候中也能够保证10人左右正常使用。2、冬季（11月-3月）日均太阳辐照量7.2MJ/㎡；水的比热容是：4200J/(KG.℃)；7200*66.8=480960KJ/4.2/1900=60.27℃*90%=54.24℃理论计算：太阳能热效率为90%时冬季平均每日可使1900升水升温54.24℃，假设基础水温为10℃，水箱内水温可达到60℃，完全可以满足正常使用。每人洗浴时用热水30升，每日可以满足1900/40=47.5人洗浴。3、浴室排水至室外。采暖系统采用散热器采暖，采暖管材采用交联聚乙烯PE-X管，热熔连接；浴室内安装6-8组暖气片采暖，散热器采用铸钢材质。4、辅助热源：晚上采用电加热，白天利用暖气管道热交换，提高冬季使用效率。5、电气说明：其中热循环泵2KW，电加热约20KW（极恶劣天气才启用）。1）照明：淋浴室，更衣室均采用防水防尘灯。其他场所采用节能型日光灯。均为BV-2.5mm2铜芯线穿JDG管沿墙内敷设；2）热循环泵及电加热系统：设备间预留25KW动力柜1台。3）本系统采用TN-C-S接地保护系统电源进户处零线做重复接地，接地电阻小于1欧。 工程实例照片二、方案2：分体集热在屋顶安装6-8台150升分体式全天候家用太阳能集热器。冬季恶劣天气下，耗电量比较大，用电负荷也相对较大。集水箱位于室外，能量损失较大。工程实例照片第三章太阳能集热器运行原理和保证措施一、太阳能系统运行原理1、太阳能系统运行原理简介太阳能热水系统集热水箱采用温差循环方式运行。温度传感器将集热器出口温度T1、集热水箱温度T2传递给控制器，当T1-T2＞温差循环启动值时，控制器发出控制信号，启动太阳能循环泵系统开始循环，不断地将集热器吸收的热量置换到集热水箱中，随着水箱内热水温度不断提高，T1与T2之间温差越来越小，直至T1-T2＜温差循环停止值时，控制器关闭太阳能循环水泵，这是一个反复循环的过程。2、太阳能系统防冻防冻采用的方式是落水式防冻。集热器的安装高度要高于水箱高度，两者存在高度差，有利于落水。集热器、系统管路设计有一定坡度，且在管路最高处设置排气管，循环泵启停受集热器出口与水箱之间温差控制。当循环泵停止时，循环管路中的水由于重力的作用，全部落回太阳能集热水箱。这样在太阳能循环泵停止时，集热器、循环管路中没有水存在，自然也就没有结冰冻环管路或集热器的问题。防冻不需要任何电源和控制，安全可靠。3、热水供水系统供水系统供水采用定时供水控制方式。根据供热水时间（供水时间可按实际情况自行设定），设定在用水前30分钟开启供水泵，与此同时供水循环管路末端的回水温度传感器检测回水温度，如回水温度未达到设定洗浴要求温度时，开启回水电磁阀，将用水管路中的冷水循环回水箱，进行混合，达到使用温度的热水进入用水循环回路中，从而保证洗浴开放时一开即有热水。电磁阀检测水温大于设定温度时，电磁阀关闭。二、太阳能安全保证措施1、防风雪措施太阳能集热器基础型钢支架按照当地风雪气侯条件设计，满足钢结构风雪荷载设计要求。太阳能集热器采用40度倾角安装（具体根据屋顶可用于摆放集热器的面积调整），且集热器主要由圆形集热管组成，管间存在一定间隙，因此集热器基本不存在风雪导致的安全隐患。支架要与建筑采用膨胀螺栓连接，使集热器与建筑成为一个整体。2、防雷措施根据国家屋面设备防雷标准，需要竖立避雷针，保证辟雷针的避雷区覆盖所有设备。在实际安装中我们会根据实际情况和相应标准做好避雷系统，保证设备在安全运行。即：支架的焊接长度不应小于圆钢直径的6倍，用不小于¢12的镀锌圆钢作防雷引下线，确保可靠连接。3、防冰雹措施由于太阳能集热器设备是露天安装使用的，集热器上不可能安装雨棚等保护装置，因此，防冰雹只能从集热器设备本身考虑。太阳能集热器真空管采用3.3高硼硅特硬玻璃，透光率好，耐冷热水冲击性能好，机械强度高，可抗直径25mm以下冰雹冲击。4、漏电保护措施对于本太阳能热水系统用电的设备，我们采用漏电保护开关和双重接地保护，确保用电安全。太阳能系统及供水系统设备性能说明一、太阳能集热器真空管太阳能集热器是一种高效的变相太阳能加热装置，是人类对太阳能开发和利用的革命性突破。太阳能核心部件——真空管产品选用真空集热管——耐高温、抗高寒、高效吸收。太阳能热水器核心部件---海普全玻璃真空集热管，内管膜层采用“干涉”镀膜技术，玻璃真空管（真空度高达5×10-3pa），对阳光有很高的吸收率（a≥96%）和极低的热发射率（β＜4%），具有集热效率高、热损小、耐高温（400度）、抗高寒（-40度）等特点，从而减少了真空管由于长期空晒而造成的膜层老化、变色、性能衰减等问题，使用寿命长。真空管的导热效率比铜高一万倍，管内不走水，不结垢、不炸管，热水系统可随时上水；真空管有很强的抗严寒能力，在-50℃的条件下，仍能正常工作，不冻裂；真空管承压能力高，其冷凝端换热，高强度硼硅玻璃，抗冰雹、抗风能力强；热效率高，闷晒温度可达250℃，工作温度为70-120℃，真空管内不走水，加热系统与循环系统独立分隔，整个系统全部为金属连接，运行稳定可靠。由于真空管构成的太阳能集热器具有热效率高和工作温度高的优点，因而不仅可以用于太阳能生活用热水，而且还可以用于公用热水、太阳能采暖、制冷空调、热泵系统、海水淡化、医用杀菌等众多领域。全玻璃真空集热管技术参数表：类型结构干涉膜（真空集热管）渐变膜（普通管）高温特效管高寒管高效管普通管粘结层铝氮化合物铝氮化合物无无底层铜（低发射）铜（低发射）铝铝吸收层不锈钢和铝氮化合物不锈钢和铝氮化合物铝和铝氮化合物纯净铝氮化合物减反层纯净铝氮化合物纯净铝氮化合物纯净铝氮化合物无工艺三靶双靶单靶单靶吸收比0.93≤α≤0.96（国家标准：α≥0.86）0.86≤α≤0.90发射比0.04≤ε≤0.07（国家标准：ε≤0.09）0.07≤ε≤0.09空晒250～270㎡·℃/kw（国家标准：Y≥175㎡·℃/kw）220～260㎡·℃/kw闷晒3.0～3.2MJ/㎡（国家标准：H≤3.8MJ/㎡）3.2～3.6MJ/㎡热损0.50～0.55W/(㎡℃)（国家标准：ULT≤0.90W/(㎡℃)）0.65～0.75W/(㎡℃)2、真空管热水系统的工作原理真空管集热器吸收太阳辐射能转化为热能，热量不断被集热器吸收，由循环泵将水箱中低温水输入集热器，水被加热后再回到水箱，不断循环，累计加热，使水箱中的水达到使用的温度。循环泵的工作由温差控制仪控制其运行，当集热器与辅助水箱温度差达到设定值时，循环泵工作；当温差达不到设定值时，循环泵不工作。3、水箱此次使用的不锈钢水箱为方形水箱，参照国标GB02S101制造，水箱内壁为优质食品级不锈钢SUS304，厚度符合国标要求，极大延长了水箱的使用寿命，并能较好的防止水质的二次污染。中间位70mm聚氨酯发泡保温，外蒙皮为0.4mm镀锌板，整体来讲水箱美观、结实、耐用、不污染水质，保证了洗浴用水的卫生。4、水泵太阳能集热器吸收的热量能够及时而稳定的传输出来，就需要运行稳定可靠的热水泵，我们设计选用性能卓越的德国品牌威乐水泵，此次选用的热水循环泵具有免维护、静音运行、低能耗、性能范围可调节等优点；增压泵具有结构紧凑、坚固耐用、低噪音、用水自动启动等优点。上述几个系列威乐泵的共同点是低噪声、耐高温、寿命长，此外最为突出的是它们良好的可靠性，基本不需要维护。5、控制系统本套太阳能系统的控制系统，控制柜采用集中箱体，主要电器元件为正泰产品，系统具有智能控制、液位检测与控制、温度检测与控制等功能，可最大限度地利用太阳能系统来提供热水，在保质量保量提供使用热水的同时，能最大限度的利用太阳能达到节能降耗的目的。其特点为技术成熟、设备先进、运行稳定、安全可靠。整个太阳能热水系统的控制系统，可实现智能化、全自动运作。还可以完成对防冻、上下限水位补水、辅助电加热过程的自动控制，同时还具有定时加热、定时上水、手动加热、手动上水等控制功能。控制柜型号：CA3（壁挂）显示：集热水箱的水温、水位；恒温水箱的水温、水位数据采集：W1/T2、W2/T3、T1、T4控制输出：补水电磁阀E1、浑水电磁阀E2、太阳能循环泵P1、传输泵P2、热水变频供水泵P3、辅助电加热H1。控制器配置：温度传感器4个，水位传感器2个，主控电路板1套，600*500*200挂式控制柜1个，其它配件若干，所有主要元器件采用正泰出产。控制器数量：1套控制功能：☆水箱水位及各测温点温度采用数码管显示，设备（泵、电磁阀）运行状态指示灯指示。☆温差循环功能：水箱水满后，当T1-T2＞7度时，启动水泵P1，开始循环，使用水箱中的水升温；当T1-T2＜3度时，关闭泵P1.☆定时上水功能：到某一时点，集热水箱水位小于设定水位，启动E1给水箱补水。☆手动/定时/自动上水功能：当水箱水位低于设定下限水位时，自动打开电磁阀E1，上水到设定上限水位值时，关闭电磁阀E1。☆手动/定时/自动加热功能：当实际时间到达设定时间且实际温度小于设定温度、实际水位不低于5%时，自动启动辅助加热，待温度升到设定温度时自动停止加热。☆具备漏电保护、防干烧、故障报警等安全措施。我们选用的智能控制柜其核心控制元件为可擦写单机片，可以很好的满足控制功能。显示部件分为数码管，可通过按键设定和调整以上控制功能中的各种温度、水位等参数。控制系统配用水温传感器采用NTC热敏电阻，水位传感器采用压力传感器。6、太阳能管路说明本太阳能系统加热生活热水，对水质有较高要求，均